Spalanie stukowe - Polski Serwis Naukowy

Spalanie stukowe (spalanie detonacyjne) - zjawisko nieprawidłowego, nierównomiernego, wybuchowego spalania paliw w silnikach tłokowych o zapłonie iskrowym.

Podczas prawidłowego procesu spalania ciśnienie nad tłokiem pod koniec suwu sprężania ma wartość około 10 kg/cm. Mieszanka paliwowo-powietrzna po suwie sprężania zapala się od iskry świecy i płomień rozprzestrzenia się przez całą komorę spalania ze stałą prędkością około 30-60 m/s. Powstaje duża ilość gazów spalinowych, co powoduje wzrost ciśnienia w komorze do ponad 60 kg/cm, wywołując odpowiedni ruch tłoka. Pojedynczy akt spalania mieszanki trwa około 0,001 s.

Spalanie to reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlen zawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.

Detonacja to wybuch (fala reakcji chemicznych) rozprzestrzeniający się w materiale wybuchowym z prędkością ponaddźwiękową (z reguły wynosi kilka tys. m/s do max 10 tys. m/s), powodujący powstanie w otaczającym go ośrodku fali uderzeniowej. Na jej czole występuje bardzo wysokie ciśnienie (do ok. 500 tys. atm) i temperatura (do ok. 5800 °C).

Podczas spalania stukowego w momencie zapłonu iskra zapala mieszankę w okolicy świecy, co powoduje jednocześnie sprężenie pozostałego ładunku w komorze spalania. Wzrost ciśnienia oraz podwyższona temperatura wywołuje samozapłon i gwałtowne spalenie się mieszanki w przeciwległym końcu komory. Proces ma charakter detonacyjnej reakcji łańcuchowej i spalanie następuje nieprawidłowo, z wielokrotnie większą prędkością przekraczającą 1000 m/s. Wywołuje to charakterystyczny stuk. Spalanie stukowe znacznie obciąża cieplnie oraz mechanicznie tłok, korbowód i inne elementy silnika.

Mieszanka paliwowo-powietrzna jest to mieszanina par paliwa z powietrzem, stanowiąca czynnik termodynamiczny podlegający sprężaniu, spalaniu i rozprężaniu w cylindrze silnika spalinowego tłokowego. Dzięki tym przemianom czynnika możliwa jest produkcja energii mechanicznej w silniku spalinowym tłokowym.

Silnik spalinowy — silnik wykorzystujący sprężanie i rozprężanie czynnika termodynamicznego (gazu) do wytworzenia momentu obrotowego lub siły. Sprężany jest gaz "zimny", a rozprężany — "gorący". Do sprężenia gazu zimnego zużywana jest mniejsza ilość energii mechanicznej niż uzyskuje się z rozprężania. Z tego powodu energia uzyskana z rozprężania zużywana jest do sprężania gazu i do napędu dowolnej maszyny. Gorący gaz uzyskuje się w wyniku spalenia paliwa, stąd nazwa: silnik spalinowy.

Pośród przyczyn spalania stukowego wyróżnić można:

zbyt wysoki stopień sprężania,

za wczesny zapłon,

za mała liczba oktanowa paliwa,

przegrzanie silnika,

za małe zawirowanie mieszanki w komorze spalania,

duże napełnianie cylindra.

Przypisy

Świątek, Lech "Tuning wyczynowy VI. Głowica", AUTO TUNING ŚWIAT nr 12, grudzień 2002, str. 46-47 "Tuning wyczynowy VII. Głowica cd.", AUTO TUNING ŚWIAT, nr 2, luty 2003, str. 43

Zobacz też

środki przeciwstukowe

silnik spalinowy